- 纯碱在生产生活中的应用
- 共48题
工业制纯碱时，第一步通过饱和食盐水、氨和二氧化碳反应，获得碳酸氢钠结晶。它的反应原理可以用下面的方程式表示：
NH3+CO2+H2O==NH4HCO3，NH4HCO3+NaCl(饱和)==NaHCO3↓+NH4Cl
以上反应的总结果是放热反应。下面设计了一个实验，用最简单的实验装置模拟实验这一过程，获得碳酸钠结晶。可供选择的实验用品有：稀盐酸、稀硫酸、浓氨水、氢氧化钠、消石灰、石灰石、氯化铵、食盐、蒸馏水和冰，以及中学化学实验常用仪器。实验装置示意图(包括反应时容器中的物质)如下，图中玻璃容器旁自左至右分别用A、B、C······符号标明(请见题后说明)
（1）请写出在图上A、B、C······各玻璃容器中盛放物质的化学式或名称。 A：__________________，B：___________________，C：__________________， D：__________________，E_____________________。
（2）利用在本题所提供的实验用品，如何判断得到的产品是碳酸氢钠的结晶，而不是碳酸氢铵或食盐结晶？_______________________________
正确答案
（1）CaCO3，并由漏斗加入稀盐酸；蒸馏水(或水)；冰水(或冷水)；被氯化钠饱和的浓氨水溶液；稀硫酸 （2）取少量产品放在试管中，在酒精灯上加热至不再有气体放出时，停止加热。试管中如有白色剩余物质，则得到的产品不是NH4HCO3。试管冷却后，向其中加入适量盐酸，反应激烈，冒大量气泡，最后剩余物全部溶解，说明得到的结晶是NaHCO3。如加入盐酸后，晶体全部溶解，但无气泡产生，则得到的结晶可能是食盐。
我国化学家侯德榜改革国外的纯碱生产工艺，生产流程可简要表示如下：
（1）上述生产纯碱的方法称_________ ，副产品的一种用途为____________ 。
（2）沉淀池中发生的化学反应方程式是_________________ 。
（3）写出上述流程中X物质的分子式________________________ 。
（4）使原料氯化钠的利用率从70%提高到90%以上，主要是设计了____________（填上述流程中的编号）的循环。从沉淀池中取出沉淀的操作是_________________ 。
（5）为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠，可取少量试样溶于水后，再滴加____________ 。
（6）向母液中通氨气，加入细小食盐颗粒，冷却析出副产品，通氨气的作用有_____________ 。
(a) 增大NH4+的浓度，使NH4Cl更多地析出 (b) 使NaHCO3更多地析出 (c) 使NaHCO3转化为Na2CO3，提高析出的NH4Cl纯度
正确答案
（1）联合制碱法或侯德榜制碱法；化肥或电解液或焊药等（其他答案合理即可）
（2）NH3 + CO2 + H2O + NaCl → NH4Cl + NaHCO3↓（或NH3 + CO2 + H2O → NH4HCO3）、NH4HCO3+NaCl→NaHCO3↓+NH4Cl
（3）CO2 （4）I；过滤
（5）稀硝酸和硝酸银溶液
（6）ac
以食盐为原料进行生产并综合利用的某些过程如下图所示。
（1）除去粗盐中的Ca2+、Mg2+和SO42-离子，加入下列沉淀剂的顺序是（填序号）_________。
a．Na2CO3 b．NaOH c．BaCl2
（2）将滤液的pH调至酸性除去的离子是_________。
（3）电解饱和食盐水反应的离子方程式是_________。
（4）若向分离出NaHCO3晶体后的母液中加入过量生石灰，则可获得一种可以循环使用的物质，其化学式是_________。
（5）纯碱在生产生活中有广泛的应用。
① 纯碱可用于除灶台油污。其原因是（结合离子方程式表述）__________________。
② 常温下，向某pH=11的Na2CO3溶液中加入过量石灰乳，过滤后所得溶液pH=13。则反应前的溶液中与反应后的滤液中水电离出的c（OH-）的比值是_________。
③ 工业上，可以用纯碱代替烧碱生产某些化工产品。如用饱和纯碱溶液与Cl2反应制取有效成分为NaClO的消毒液，其反应的离子方程式是__________________。（已知碳酸的酸性强于次氯酸）。
正确答案
（1）cab或者cba或者bca
（2）CO32-和OH- （3）2Cl- + 2H2O
（4）NH3 （5）①CO32-水解显碱性CO32-+ H2O
②1×1010；③2CO32-+ Cl2+H2O＝Cl-+ClO-+2HCO3-
纯碱是一种重要的化工原料。目前制碱工业主要有“氨碱法”和“联合制碱法”两种工艺。请按要求回答问题：
（1）“氨碱法”产生大量CaCl2废弃物，请写出该工艺中产生CaCl2的化学方程式：_______________
（2）写出“联合制碱法”有关反应的化学方程式：_____________________
（3）CO2是制碱工业的重要原料，“联合制碱法”与“氨碱法”中CO2的来源有何不同？_________________________
（4）绿色化学的重要原则之一是提高反应的原子利用率。根据“联合制碱法”总反应，列出计算原子利用率的表达式：原子利用率(%)=_________________
正确答案
（1）2NH4Cl+2Ca(OH)2
（2）NH3+CO2+H2O+NaCl(饱和)==NaHCO3↓+NH4Cl、2NaHCO3
（或2NaCl+2NH3+CO2+H2O==Na2CO3+2NH4Cl）
（3）“氨碱法”中的CO2来源于石灰石煅烧，“联合制碱法”中的CO2来源于合成氨丁业的废气
（4）
联碱法（候氏制碱法）和氨碱法的生产流程简要表示如下图：
（1）X是______，Y是______（填化学式）；______．
（2）Z中除了溶解的氨气、食盐外，其它溶质还有Na2CO3、______（写化学式）；排出液中的溶质除了氢氧化钙外，还有CaCl2、______．
（3）从理论上分析，在氨碱法生产过程中______（填“需要”、“不需要”）补充氨气，对比于氨碱法，指出“联碱法”的一项优点______．
（4）由“联碱法”从母液中提取氯化铵晶体的过程推测，以下结论正确是______
a．常温时氯化铵的溶解度比氯化钠小； b．通入氨气目的是使氯化铵更多析出；
c．加入食盐细粉目的是提高Na+的浓度，促进碳酸氢钠结晶析出．
（5）取联碱法生产的纯碱样品（设其中的杂质不与盐酸反应）11.0g配成250.0mL溶液，取25.0mL溶液用1.00mol/L的标准盐酸滴定，消耗盐酸20.0mL．请计算纯碱样品的纯度，写出计算过程．
正确答案
（1）依据联碱法和氨碱法生成流程图分析判断沉淀池中的反应是氨气、二氧化碳、饱和食盐水反应生成溶解度晓得碳酸氢钠晶体；联碱法煅烧炉中是加热碳酸氢钠分解，则X为二氧化碳；氨碱法是母液中加入氧化钙反应生成氨气循环使用；所以Y为氨气；沉淀池中发生反应的化学方程式为NH3 NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl，
故答案为：CO2；NH3 NaCl+NH3+CO2+H2O═NaHCO3↓+NH4Cl；
（2）依据联碱法发生的反应，生成产物中得到母液主要是氯化铵；氨碱法的流程中排除液主要是氢氧化钙和氯化铵、碳酸氢钠反应生成的氯化钠、氯化钙；
故答案为：NH4Cl（或NH4HCO3）；NaCl；
（3）流程分析氨碱法反应生成的铵盐和加入的氧化钙反应生成氨气循环使用，不需要补充氨气；从 两个过程需要的原理和循环利用分析氨价法循环利用氨气时加入的氧化钙在反应过程中 会最终生成无用的氯化钙，联碱法反应过程中最终生成氯化铵可以做氮肥；
故答案为：不需要；不产生无用的CaCl2（或提高了食盐的转化率，或原料利用率高等；
（4）a温时氯化铵的溶解度比氯化钠大，故a错误；
b通入氨气铵根离子浓度增大促使氯化铵析出晶体，所以目的是使氯化铵更多析出，故b正确；
c加入食盐细粉目的是提高Cl-的浓度，促进氯化铵结晶析出；故c错误；
故选b．
（5）25.0mL纯碱液中含有Na2CO3的质量为xg．
则：Na2CO3+2HCl═2NaCl+CO2↑+H2O
106g 2mol
x 1.00mol/L×20.0mL
x=
则样品纯度为：
故答案为：96.4%
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